面向大型車輛安全性的地下道路分合流區(qū)交通設(shè)計(jì)方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及道路交通設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。為提出面向大型車輛安全性的地下道路分合流區(qū)進(jìn)行交通仿真及優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，本發(fā)明專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是，面向大型車輛安全性的地下道路分合流區(qū)交通設(shè)計(jì)方法：包含場(chǎng)景輸入模塊、感知模塊、換道規(guī)則生成和選擇模塊、行為及動(dòng)作產(chǎn)生模塊以及交通評(píng)價(jià)模塊5個(gè)部分；其中場(chǎng)景輸入模塊包含可變場(chǎng)景和靜態(tài)場(chǎng)景；動(dòng)作產(chǎn)生模塊是駕駛行為的直接輸出；仿真評(píng)價(jià)模塊是在對(duì)一定分合流區(qū)設(shè)計(jì)方案前提下，根據(jù)一定的評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)模塊，采用的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包括分合流區(qū)通行能力、交通沖突和平均車速，根據(jù)不同的優(yōu)化目標(biāo)采用不同的指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。本發(fā)明專利技術(shù)主要應(yīng)用于圖像傳感器的設(shè)計(jì)制造。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及道路交通設(shè)計(jì)
，具體講，涉及。
技術(shù)介紹
分、合流區(qū)是地下道路基本組成部分之一，分、合流區(qū)的設(shè)計(jì)是影響地下道路安全性和通行能力的重要因素，而分、合流影響區(qū)的通行能力更是制約分、合流區(qū)安全性和通行能力的關(guān)鍵所在。在地下道路系統(tǒng)中，由于施工難度大、費(fèi)用高，使得出入口間距一般較小，加上地下道路視距交差，特別是在大型車輛較多的條件下，這種影響就更為明顯，因此，對(duì)上述條件下地下道路分合流區(qū)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)具有極其重要的意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出面向大型車輛安全性的地下道路分合流區(qū)進(jìn)行交通仿真及優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，為達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)采取的技術(shù)方案是，:包含場(chǎng)景輸入模塊、感知模塊、換道規(guī)則生成和選擇模塊、行為及動(dòng)作產(chǎn)生模塊以及交通評(píng)價(jià)模塊5個(gè)部分；其中場(chǎng)景輸入模塊包含可變場(chǎng)景和靜態(tài)場(chǎng)景；駕駛員感知模塊是駕駛員感知外界環(huán)境并形成反應(yīng)的交互通道，主要感知車道交通擁堵狀況，相鄰車輛位置，相鄰車輛速度，相鄰車輛信號(hào)，交通標(biāo)志；換道規(guī)則生成和選擇模塊是根據(jù)現(xiàn)狀交通狀況、駕駛員類型和駕駛目標(biāo)生成可能的換道規(guī)則并進(jìn)行選擇，此模塊的輸出直接決定了駕駛動(dòng)作的選擇；動(dòng)作產(chǎn)生模塊是駕駛行為的直接輸出，主要包括跟馳、換道、超車行為，這些行為涉及的動(dòng)作主要是加速、減速和轉(zhuǎn)向；仿真評(píng)價(jià)模塊是在對(duì)一定分合流區(qū)設(shè)計(jì)方案前提下，根據(jù)一定的評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)模塊，采用的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包括分合流區(qū)通行能力、交通沖突和平均車速，根據(jù)不同的優(yōu)化目標(biāo)采用不同的指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。感知模塊的感知位置表述為:C表示當(dāng)前車輛，LB, LF, F，分別表示位于當(dāng)前車輛左后、左前、前位置的相鄰車輛；設(shè)元胞長度Iy，道路允許的最大車速為Vmax，將車輛速度離散為Nv個(gè)區(qū)間，NV = vmax/ly，則每個(gè)感知點(diǎn)速度的等級(jí)數(shù)為隊(duì)個(gè)，分別表示的實(shí)際車速范圍為[(k-l)ly，kly]，k = 1，2，...，Νν。換道規(guī)則生成和選擇模塊中的換道規(guī)則為:設(shè)t時(shí)刻對(duì)應(yīng)位置C，LB, LF, F的車輛速度分別為 Vc (t)，Vlb (t)，Vlf (t)，Vf (t),其所在元胞位置分別為 Pc (t)，Plb (t)，pLF (t)，pF (t),換道不發(fā)生碰撞需要滿足的條件為Vc(t+l)-\B(t+l)>PM(t)-pc(t)，Vuj (t+1)-Vc (t+1) >pc(t)-Pu(t),駕駛員可加減速已滿足換道條件，即 vc (t+1) e Sc(t+1) OSc (t+1) = {\(0-1，\(0，\(0+1}，考慮其它車輛行駛速度，換道時(shí)存在以下幾種狀態(tài):LI: vLB (t+1) ( vLB (t), vLF (t+1)彡 vLF (t),此情況下車輛 LB 減速或勻速行駛，，LF加速或勻速行駛，可進(jìn)行換道的條件為Vvr(, + I) G ,Sr0 + 1).M#PLB(t)+vLB(t)-pc(t)<vc (t+1) < vLF(t)+pLF(t)-pc(t)；L2 vLB (t+1) = vLB(t)+l, vLF (t+1) = (t)，此情況下車輛 LB 加速行駛，LF 勻速行駛，可進(jìn)行換道的條件為Vvc(/ +l)e &(/ + 1) , PLB (t)+vLB (t)+l-pc (t) < vc (t+1)<VLF(t)+pLF(t)-pc(t);L3 vLB(t+l) = vLB (t), vLF (t+1) = Vlp (t) _1，此情況下車輛 LB 勻速行駛,LF 減速行駛，可進(jìn)行換道的條件為Vvc(/ + I) G Sc(t +1),使得Plb⑴+Vlb⑴-P。⑴+1〈 Vc (t+1)<Vlf (t)+pLF (t)-Pc (t)-1 ；L4 vLB(t+1) = vLB(t)+l, vLF(t+1) = vLF(t)-1o 此情況下車輛 LB 加速行駛，LF減速行駛，可進(jìn)行換道的條件為Vvc(/ + l)e5c(/ + l) ，Plb(t) +vLB (t) -pc(t) +1<vc (t+1) < vLF (t) +pLF (t) -pc (t)-1。換道規(guī)則生成和選擇模塊中的換道規(guī)則中的目標(biāo)函數(shù)為令Vn(k，xc)表示駕駛員類型k在位置X。的換道意愿，X。位置向\方向移動(dòng)，換道意愿逐漸增強(qiáng)，對(duì)vn(k，x。)進(jìn)行標(biāo)定，從Xs開始依次設(shè)置三個(gè)特征區(qū)域，分別用表示為Ltl，Lt2, Lt3,當(dāng)上述LI，L2, L3, L4四種狀態(tài)中，不同特征區(qū)域設(shè)置的換道條件為區(qū)域Ltl駕駛員滿足LI條件，區(qū)域Lt2駕駛員滿足LI，L2, L3中任意一種，區(qū)域Lt3駕駛員在上述4種條件下?lián)Q道均可進(jìn)行。本專利技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)及效果本專利技術(shù)通過場(chǎng)景輸入模塊、感知模塊、換道規(guī)則生成和選擇模塊、行為及動(dòng)作產(chǎn)生模塊以及交通評(píng)價(jià)模塊，在不同的地下道路分合流區(qū)設(shè)置方案和特定交通環(huán)境下，仿真不同屬性駕駛員和車輛動(dòng)特性通過分合流區(qū)的場(chǎng)景，通過對(duì)不同方案下通過該區(qū)域的交通流進(jìn)行評(píng)價(jià)，得到優(yōu)化的地下道路分合流區(qū)設(shè)計(jì)方案，所得到的方案準(zhǔn)確無誤，能夠用于評(píng)價(jià)各種設(shè)計(jì)方案。附圖說明圖1面向大型車輛安全性的地下道路分合流區(qū)仿真及設(shè)計(jì)框架。圖2分流區(qū)示意圖。圖3合流區(qū)示意圖。圖4分流區(qū)元胞劃分。圖5合流區(qū)元胞劃分。圖6相鄰車輛感知點(diǎn)位置。圖7車輛接近道路交叉口的換道示意圖(a) t時(shí)刻，(b) t+Ι時(shí)刻。圖8合流區(qū)特征點(diǎn)。圖9模擬場(chǎng)景I。圖10模擬場(chǎng)景2。圖11仿真實(shí)驗(yàn)I交通流時(shí)空?qǐng)D。圖12仿真實(shí)驗(yàn)2交通流時(shí)空?qǐng)D。圖13仿真實(shí)驗(yàn)3交通流時(shí)空?qǐng)D。圖14仿真實(shí)驗(yàn)4交通流時(shí)空?qǐng)D。圖15仿真實(shí)驗(yàn)5交通流時(shí)空?qǐng)D。圖16仿真實(shí)驗(yàn)6交通流時(shí)空?qǐng)D。圖17不同仿真實(shí)驗(yàn)下的交通沖突數(shù)量。具體實(shí)施例方式本專利技術(shù)基于STCA模型構(gòu)建多智能體仿真模型，提出面向大型車輛安全性的地下道路分合流區(qū)進(jìn)行交通仿真及優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。I仿真及設(shè)計(jì)框架如圖1所示，在不同的地下道路分合流區(qū)設(shè)置方案和特定交通環(huán)境下，仿真不同屬性駕駛員和車輛動(dòng)特性通過分合流區(qū)的場(chǎng)景，通過對(duì)不同方案下通過該區(qū)域的交通流進(jìn)行評(píng)價(jià)，得到優(yōu)化的地下道路分合流區(qū)設(shè)計(jì)方案。基于STCA模型的交通仿真框架主要包含場(chǎng)景輸入模塊、感知模塊、換道規(guī)則生成和選擇模塊、行為及動(dòng)作產(chǎn)生模塊以及交通評(píng)價(jià)模塊5個(gè)部分。其中場(chǎng)景輸入模塊包含可變場(chǎng)景和靜態(tài)場(chǎng)景，可變場(chǎng)景在本仿真中主要是地下道路分合流區(qū)設(shè)計(jì)方案的變化，如分合流匝道接入形式、出入口交通標(biāo)志、匝道平縱線形和主線平縱線形的關(guān)系等，靜態(tài)場(chǎng)景主要包括交通環(huán)境、交通狀況等；駕駛員感知模塊是駕駛員感知外界環(huán)境并形成反應(yīng)的交互通道，主要感知車道交通擁堵狀況，相鄰車輛位置，相鄰車輛速度，相鄰車輛信號(hào)，交通標(biāo)志等；換道規(guī)則生成和選擇模塊是根據(jù)現(xiàn)狀交通狀況、駕駛員類型和駕駛目標(biāo)生成可能的換道規(guī)則并進(jìn)行選擇，此模塊的輸出直接決定了駕駛動(dòng)作的選擇，換道規(guī)則生成和選擇模塊中共包含8個(gè)規(guī)則，其中不同規(guī)則的組合對(duì)應(yīng)不同類型的駕駛員和駕駛目標(biāo)；動(dòng)作產(chǎn)生模塊是駕駛行為的直接輸出，主要包括跟馳、換道、超車等行為，這些行為涉及的動(dòng)作主要是加速、減速和轉(zhuǎn)向；仿真評(píng)價(jià)模塊是在對(duì)一定分合流區(qū)設(shè)計(jì)方案前提下，根據(jù)一定的評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)模塊，采用的評(píng)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種面向大型車輛安全性的地下道路分合流區(qū)交通設(shè)計(jì)方法，其特征是，包含場(chǎng)景輸入模塊、感知模塊、換道規(guī)則生成和選擇模塊、行為及動(dòng)作產(chǎn)生模塊以及交通評(píng)價(jià)模塊5個(gè)部分；其中場(chǎng)景輸入模塊包含可變場(chǎng)景和靜態(tài)場(chǎng)景；駕駛員感知模塊是駕駛員感知外界環(huán)境并形成反應(yīng)的交互通道，主要感知車道交通擁堵狀況，相鄰車輛位置，相鄰車輛速度，相鄰車輛信號(hào)，交通標(biāo)志；換道規(guī)則生成和選擇模塊是根據(jù)現(xiàn)狀交通狀況、駕駛員類型和駕駛目標(biāo)生成可能的換道規(guī)則并進(jìn)行選擇，此模塊的輸出直接決定了駕駛動(dòng)作的選擇；動(dòng)作產(chǎn)生模塊是駕駛行為的直接輸出，主要包括跟馳、換道、超車行為，這些行為涉及的動(dòng)作主要是加速、減速和轉(zhuǎn)向；仿真評(píng)價(jià)模塊是在對(duì)一定分合流區(qū)設(shè)計(jì)方案前提下，根據(jù)一定的評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)模塊，采用的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包括分合流區(qū)通行能力、交通沖突和平均車速，根據(jù)不同的優(yōu)化目標(biāo)采用不同的指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種面向大型車輛安全性的地下道路分合流區(qū)交通設(shè)計(jì)方法，其特征是，包含場(chǎng)景輸入模塊、感知模塊、換道規(guī)則生成和選擇模塊、行為及動(dòng)作產(chǎn)生模塊以及交通評(píng)價(jià)模塊5個(gè)部分；其中場(chǎng)景輸入模塊包含可變場(chǎng)景和靜態(tài)場(chǎng)景；駕駛員感知模塊是駕駛員感知外界環(huán)境并形成反應(yīng)的交互通道，主要感知車道交通擁堵狀況，相鄰車輛位置，相鄰車輛速度，相鄰車輛信號(hào)，交通標(biāo)志；換道規(guī)則生成和選擇模塊是根據(jù)現(xiàn)狀交通狀況、駕駛員類型和駕駛目標(biāo)生成可能的換道規(guī)則并進(jìn)行選擇，此模塊的輸出直接決定了駕駛動(dòng)作的選擇；動(dòng)作產(chǎn)生模塊是駕駛行為的直接輸出，主要包括跟馳、換道、超車行為，這些行為涉及的動(dòng)作主要是加速、減速和轉(zhuǎn)向；仿真評(píng)價(jià)模塊是在對(duì)一定分合流區(qū)設(shè)計(jì)方案前提下，根據(jù)一定的評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)模塊，采用的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包括分合流區(qū)通行能力、交通沖突和平均車速，根據(jù)不同的優(yōu)化目標(biāo)采用不同的指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。2.如權(quán)利要求1所述的面向大型車輛安全性的地下道路分合流區(qū)交通設(shè)計(jì)方法，其特征是，感知模塊的感知位置表述為:C表示當(dāng)前車輛，LB，LF，F(xiàn)，分別表示位于當(dāng)前車輛左后、左前、前位置的相鄰車輛；設(shè)元胞長度Iy，道路允許的最大車速為Vmax，將車輛速度離散為Nv個(gè)區(qū)間，NV = vmax/ly，則每個(gè)感知點(diǎn)速度的等級(jí)數(shù)為隊(duì)個(gè)，分別表示的實(shí)際車速范圍為[(k-1) ly, kly]，k = 1，2，...，Nv。3.如權(quán)利要求2所述的面向大型車輛安全性的地下道路分合流區(qū)交通設(shè)計(jì)方法，其特征是，換道規(guī)則生成和選擇模塊中的換道規(guī)則為:設(shè)t時(shí)刻對(duì)應(yīng)位置C，LB, LF, F的車輛速度分別為 Vc (t)，Vu3 (t)，Vlf (t)，Vf (t),其所在元胞位置分別為 Pc(t), PLB(t), PLF(t), PF(t),換道不發(fā)生碰撞需要滿足的條件為Vc(t+l)-\B(t+l)>PM(t)-pc(t)，Vy^t+D-vJt+lDpcW-pJt),駕駛員可加減速已滿足換道條件，即vc(t+l) e Sc(t+1) OSc(t+1) = {\(0-1，\(0，\(0+1}，考慮其它車輛行駛速度，換道時(shí)存在以下幾種狀態(tài): LI:vLB(t+l)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：白子建，王海燕，王曉華，苑中丹，楊凱，劉大歡，柯水平，馬紅偉，趙巍，鄭利，林建新，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：